docInnovation Report 2015
download 
Report Transcription
Innovation Report 2015
Innovation Report 2015 Das erste und in dieser Form einzigartige Netzwerk will die Kunststoffindustrie der Schweiz stärken und Unternehmen mit der Wissenschaft, der Aus- und Weiterbildung, der Messe, den Medien und wichtigen Verbänden vernetzen. Schwerpunkte sind die Innovations-, Imageund Absatzförderung. Der vorliegende Swiss Plastics Innovation Report ist das erste Projekt von Swiss Plastics, das dank der guten Zusammenarbeit der Akteure und der grosszügigen Unterstützung durch die Industrie realisiert werden konnte. www.swissplastics.ch SP002_Umschlag_def.indd 1 Innovation Report 2015 Swiss Plastics - the network for the future Die wichtigsten Akteure der Schweizer Kunststoffbranche bündeln ihre Kräfte und realisieren in enger Zusammenarbeit unter der Dachmarke «Swiss Plastics» herausragende Projekte für eine erfolgreiche Schweizer Kunststoffindustrie. INNO VATI ON15 14/01/15 10:38 swiss plastics Innovation Report 2015 Innovation Report 2015 4 swiss plastics Innovation Report 2015 Dank! Der erste Swiss Plastics Innovation Report konnte dank der grossen ideellen und finanziellen Unterstützung von Organisationen und Industrie realisiert werden. Wir danken den Interviewpartnern und Workshopteilnehmern, den Autoren Florian Zainhofer, BakBasel, Patrick Roth, Innovation Mining, Per Magnus Kristiansen, Fachhochschule Nordwestschweiz, den 30 Co-Autoren sowie den Partnern, Hauptsponsoren und Sponsoren. Partner und Hauptsponsoren: FAMAP, Fachgruppe Maschinen und Apparate des Verbandes Swiss Plastics Georg Fischer Piping Systems AG Messe Luzern AG Sponsoren: Arburg AG Hightech Zentrum Aarau AG Ingenieurbureau Dr. Brehm AG Krauss-Maffei (Schweiz) AG Mapag Maschinen AG motan-colortronic AG PET International Trading AG Sigwerb GmbH Sumitomo (SHI) und Demag Plastics Machinery GmbH Wild & Küpfer AG www.swiss-plastics.ch www.piping.georgfischer.com www.swissplastics-expo.ch www.arburg.ch www.hightechzentrum.ch www.brehm.ch www.kraussmaffei.ch www.mapag.ch www.motan-colortronic.com www.pet-ag.ch www.kunststoffxtra.com www.sumitomo-shi-demag.eu www.wildkuepfer.ch 5 swiss plastics Innovation Report 2015 Quo vadis Schweizer Kunststoffindustrie? Der erste Swiss Plastics Innovation Report analysiert die Wettbewerbsfähigkeit und die Innovationsstärke der kunststoffverarbeitenden Industrie. Der rückläufige Verbrauch von Rohstoffen, die schwache Aussenhandelsbilanz, die schwindenden Margen und die negative Entwicklung der realen Wertschöpfung legen offen, dass die Schweizer Kunststoffindustrie kritischen Zeiten entgegen geht. Anhaltspunkte für künftige Erfolgschancen skizziert der Report im ersten Teil. Wie gross ist die Innovationsleistung der Schweizer Kunststoffindustrie? Innovation gilt nachweislich als Garant für wirtschaftlichen Erfolg. Laut verschiedenen Studien ist die Schweiz das innovationsfreudigste Land Europas. Diese Top-Position verdankt die Schweiz vor allem dem Erfolg weniger Grosskonzerne. Wo steht die heterogene Schweizer Kunststoffindustrie in der Rangliste? Sind diese Studien für die Kunststoffindustrie hilfreich? Der vorliegende Report nähert sich im Teil 2 dem Themenkomplex und zeigt auf, dass die Industrie bessere Noten verdient. TOP Innovationen – Made in Switzerland Neues zu schaffen ist mit Risiken und Widerständen verbunden. Wer Neues schafft, verfügt kaum über Empirie, muss sich über das Gewohnte und Etablierte hinwegsetzen, das Undenkbare denken, seine eigenen Grenzen überschreiten und gegen gängige Meinungen antreten. Innovatoren benötigen viel Mut und auch ein gehöriges Mass an Opferbereitschaft. Teil 3 des Reportes schafft einen Überblick über künftige Innovationsfelder und beweist die Innovationskraft der Wissenschaft. Für Innovatoren aus der Wirtschaft lohnt sich der Dialog mit den Hochschulen. Sie sind verlässliche Partner auf dem Weg zum Neuen und helfen mit die Erfolgschancen zu erhöhen. Der Anfang ist gemacht Wir danken den Autorenteams für die professionelle Arbeit. Sie haben eine Reihe von Thesen für mehr Erfolg formuliert und auf ungenutzte Potentiale hingewiesen. Der erste Swiss Plastics Innovation Report lädt ein, die Zukunft der Schweizer Kunststoffindustrie zu diskutieren. Stellvertretend für die Partner und Sponsoren des Swiss Plastics Innovation Report Swiss Plastics Association Urs Ottiger Vorsitzender FAMAP Fachgruppe Maschinen und Apparate Georg Fischer Piping Systems AG Claude A. Fischer Geschäftsführer GF Piping Systems Messe Luzern AG René Ziswiler Projektleiter Swiss Plastics Innovation Report Diese Publikation ist auf synthetischem Papier gedruckt Nach DIN 6730 sind SynthesefaserPapiere ein «flächiger, im wesentlichen aus Chemiefasern bestehender Werkstoff». Die wichtigsten Rohund Hilfsstoffe für die Herstellung von synthetischen Papieren sind Zellwolle, Polyamid und Polyester, Zellstoff, synthetische Bindemittel und Pigmente. Synthetisches Papier ist unempfindlich gegen Wasser und reissfester als das herkömmliche Holzfaserpapier, seine Produktion ist auch umweltfreundlicher. Gewichtigster Vorteil: Die Hersteller sind unabhängig von den immer kleiner und damit auch teurer werdenden Holzvorräten. Synthetisches Papier ist recyclierbar. Quellen: DIN Deutsches Institut für Normung e. V., Agfa-Gevaert Group und Fischer Papier 6 swiss plastics Innovation Report 2015 Inhalt 4 Dank! 5 Vorwort 6 Inhaltsverzeichnis 9 Teil 1: Ein wirtschaftsstatistisches Portrait der Schweizer Kunststoffindustrie 11 13 17 26 39 50 58 62 Die Schweizer Kunststoffindustrie: Facts & Figures Wertschöpfungskette in der Kunststoffindustrie Strukturanalyse Volkswirtschaftliche Bedeutung Herausforderungen für die Schweizer Kunststoffindustrie Perspektiven der Kunststoffindustrie Zusammenfassung und Schlussfolgerungen Literaturverzeichnis 65 Teil 2: Innovationssystem der Schweizer Kunststoffindustrie (SKI) 67 Keine Patentlösungen — Herausforderungen des Innovationssystems der Schweizer Kunststoffindustrie 78 Fünf Thesen zum SKI Innovationssystem 81 Kantonales Innovationssystem für die Kunststoffindustrie swiss plastics Innovation Report 2015 91 Teil 3: Top Innovationen der Schweizer Kunststoffindustrie 92 95 99 101 103 105 111 113 115 116 120 122 126 129 132 134 136 138 140 141 142 143 146 148 150 152 Vorwort: Kunststoff-Innovationen durch erfolgreiche Zusammenarbeit Institute of Materials and Process Engineering (IMPE) Temperaturbelastbarkeit von Polyamid weiter erhöht Strukturierte multifunktionale Polymere für Electronic Packaging HEIA-FR, Institut de recherches appliquées en plasturgie, Fribourg Comparison of Polymer Viscosity Measurement Methods Institut für Werkstofftechnik und Kunststoffverarbeitung Mini-Gassensor für den Gebäudesektor – Fortschritt durch intensive Zusammenarbeit Gezielte Erhöhung der mechanischen Eigenschaften Funktionalisierung von Kunststoffen durch nanotechnische Ansätze Transportbänder mit Easy-to-Clean Beschichtung Mit Elektronenstrahlen zu funktionellen Oberflächen Hochleistungs-Faserverbundwerkstoffe für Grossserien-Produktion Institut für Kunststofftechnik FHNW Komplexe Krafteinleitungen aus thermoplastischen Hochleistungsfaserverbundwerkstoffen Generation Carbon 2.0 Faserverstärkte Hochleistungsmaterialien für Sportartikel Thermoplastische Hochleistungsverbundwerkstoffe mit Naturfasern Carbon Composites Schweiz – Plattform für Innovation und Wertschöpfung Neues Kompetenzzentrum an der HSR: Kunststoffe im Bauwesen KIB Die Kunst der innovativen Beratung Zurück in den Kreislauf Neuartige, reaktive Klebefolien Vernetzbare Schmelzklebstoffe Selbstheilende Klebstoffe Innovative polymer derived ceramic components by 3D printing and microfluidics 155 Kontaktdaten aller Autoren 163 Impressum 7 8 swiss plastics Innovation Report 2015 swiss plastics Innovation Report 2015 1 Ein wirtschaftsstatistisches Portrait der Schweizer Kunststoffindustrie 9 10 swiss plastics Innovation Report 2015 11 swiss plastics Innovation Report 2015 Die Schweizer Kunststoffindustrie: Facts & Figures Auf einen Blick Die Schweizerische Kunststoffindustrie, das sind rund 1’124 Unternehmen, die Kunststoffe und Maschinen zur Kunststoffherstellung und –bearbeitung, sowie Bereifungen und Waren aus Gummi, Platten, Folien, Schläuche, Profile, Verpackungen, Baumaterialien, und andere Waren aus Kunststoffen herstellen. Diese Unternehmen beschäftigen aktuell rund 30’000 Mitarbeiter. Von den hergestellten Kunststoffhalb- und -fertigfabrikaten werden rund 580’000 Tonnen im Jahr exportiert. Die Branche erwirtschaftete zuletzt eine Wertschöpfung von ca. 4.1 Mrd. CHF. Kontakt BAK Basel Economics AG Dr. Florian Zainhofer [email protected] Redaktion: Michael Grass Florian Zainhofer Rebekka Rufer Charlotte Lehmann Kommunikation Marc Bros de Puechredon [email protected] Die Kunststoffindustrie in Zahlen Die Schweizerische Kunststoffindustrie erzielt einen jährlichen Umsatz von 14.6 Mrd. CHF und eine Wertschöpfung von rund 4.1 Mrd. CHF. Rund 72% der Wertschöpfung wird von den Kunststoffverarbeitern, 19% von den Kunststoff-Maschinenbauern und 9% von den Kunststoffherstellern erzielt. Kunststoffindustrie, davon… Kunststoffherstellung Kunststoffmaschinenbau Kunststoffverarbeitung, davon... Gummiwaren Halbfertigerzeugnisse Verpackungen Baumaterialien Sonstige Kunststoffwaren Beschäftigte Umsatz (Mio. CHF) Wertschöpfung (Mio. CHF) 31’645 2’185 5’349 24’111 1’452 4’333 5’291 4’586 8’449 14’645 3’249 1’875 9’520 238 1’140 2’338 3’372 2’432 4’103 357 778 2’967 Player Tab. 1-1 zeigt eine Auswahl verschiedener Unternehmen der Kunststoffindustrie. Mehr als die Hälfte der Erwerbstätigen in der Kunststoffverarbeitung sind in den Kantonen St. Gallen, Aargau, Zürich und Thurgau beschäftigt. Die kunststoffverarbeitende Industrie ist damit eine der am stärksten konzentrierten Branchen der Schweiz. Tab. 1-1 Beschäftigte, Umsatz und Wertschöpfung in der Kunststoffindustrie Bemerkung: Die in der Tabelle aufgeführten Indikatoren beziehen sich auf unterschiedliche Jahre: Beschäftigte - 2011, Umsatz - 2012, Wertschöpfung - Schätzung für 2014. Quelle: BFS, BAKBASEL. 12 swiss plastics Innovation Report 2015 Tab. 1-2 Grosse Player in der Kunststoffindustrie Rohstoffhersteller und -lieferanten Maschinen, Anlagen. Peripherie Engineering, Formenbau Bemerkung: Diese Aufstellung erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit, es sollen lediglich beispielhaft Unternehmen aus den jeweiligen Bereichen aufgeführt werden. Quelle: BAKBASEL Albis Impex AG BASF AG Bayer (Schweiz) AG Biesterfeld Plastic Suisse GmbH Borealis Polyolefine GmbH Bruno Peter AG Compounds AG Dolder AG Dow Europe GmbH Ems-Chemie AG Evonik Degussa International AG Lenorplastics AG OMYA (Schweiz) AG Polycompound AG PolyOne Th. Bergmann GmbH RESINEX Switzerland AG Solvay Total Petrochemicals Arburg AG Battenfeld (Schweiz) AG Bernex Bimetall AG Buss AG Engel (Schweiz) AG Ferromatik Milacron AG HATAG Handel und Technik AG Krauss-Maffei (Schweiz) AG Maag Pump Systems AG Maillefer SA Mapag Maschinen AG motan-colortronic ag Netstal-Maschinen AG Oerlikon Balzers Coating AG Regloplas AG Stäubli AG Sulzer Mixpac AG Wittmann Kunststofftechnik AG HB-THERM AG Fostag Formenbau AG Helbling IE Plast Engineering mould2part GmbH Otto Hofstetter AG Pfister Werkzeugbau AG Plast Competence Center AG Reinli & Spitzli AG Rominger Kunststofftechnik GmbH Schöttli AG Zühlke Engineering AG Kunststoff Verarbeiter (Komponentenlieferanten, Auftragsfertiger, Inverkehrbringer) JESA SA ABB Switzerland Ltd. AIREX AG Alporit AG B. Braun Medical SA Colasit AG Dynatec SA ETA SA Forbo Giubiasco SA Geberit Produktions AG Gebr. Renggli AG Georg Fischer Rohrleitungssysteme AG Georg Utz AG Greiner Packaging AG Habasit AG HUBER+SUHNER AG Interroll SA Johnson Electric International AG KUNDERT AG Kunststoff Schwanden AG Maagtechnic Mythentec AG Novoplast AG PetroplastVinora AG Pilatus Aircraft Ltd. Rex Articoli Tecnici SA Riwisa AG Romay AG Sika (Schweiz) AG SKS AG Sonceboz SA Swissplast AG SwissPrimePack AG swisswindows AG Trisa AG Wago Contact SA Walter Mäder AG Weidmann Medical Technology Wild & Küpfer AG Ypsomed AG Recycling InnoPlastics AG Kunststoff-Recycling Lenzburg GmbH Minger Kunststofftechnik AG Müller Recycling AG Recoplast AG 13 swiss plastics Innovation Report 2015 Wertschöpfungskette in der Kunststoffindustrie Der Weg von der Entwicklung einer Idee bis zum Verkauf eines fertigen Produktes an den Endkonsumenten ist lange. Für die Kunststoffindustrie ist dieser mit der Wertschöpfungskette in Abb. 2-1 dargestellt: Angefangen bei der Forschung und Entwicklung, dem Design und den Rohstoffen führt diese Kette zu Produkten, welche vollständig aus Kunststoff bestehen, oder aber nur ein einziges Plastikteil enthalten, ohne das sie nicht funktionieren könnten. Abb. 2-1 Wertschöpfungskette der Kunststoffindustrie Quelle: BAKBASEL Grob kann die Wertschöpfungskette in drei Stufen zerlegt werden: Die Vorleistungen für die Kunststoffverarbeitung, die eigentliche Kunststoffverarbeitung und der Absatz der Kunststoffteile an die Abnehmer und schliesslich den Endkonsumenten. Nachfolgend werden diese drei Stufen vorgestellt und ihre Bedeutung für die Studie dargelegt. 50 swiss plastics Innovation Report 2015 Perspektiven der Kunststoffindustrie 6 BAKBASEL betreibt zusammen mit Oxford Economics ein internationales Prognosemodell für ca. 100 Branchen in 77 Märkten. In diesem Abschnitt soll das künftige Wachstumspotential wichtiger Absatzmärkte der Kunststoffindustrie anhand des internationalen Branchenmodells von BAKBASEL 6 näher untersucht werden. Im Vordergrund steht hierbei die Frage nach den Wachstums-Perspektiven der aktuellen Hauptabnehmerbranchen der Kunststoffindustrie im Heimmarkt Schweiz, sowie in verschiedenen Exportdestinationen. – Welches Wachstumspotential weisen die Abnehmerbranchen der Kunststoffindustrie in der Schweiz, sowie in den aktuellen Haupt-Export-Destinationen auf? – Welches Wachstum wird für diese Branchen in alternativen ExportDestinationen erwartet? – Wie lässt sich vor diesem Hintergrund der aktuelle geographische Export-Mix der Branche beurteilen? – Welche Verbesserungsmöglichkeiten dieses Export-Mix‘ (geographische Optimierung) könnten in der Folge sinnvoll erscheinen? Die Absatzmärkte der Kunststoffindustrie wurden oben in Abschnitt 3.3 bereits näher charakterisiert. So gehen aus der Analyse in Abschnitt 3.3.1 die Branchen: – – – – – – – Lebensmittel, chemische und pharmazeutische Erzeugnisse, Präzisionsinstrumente, Datenverarbeitungsgeräte und elektrotechnische Erzeugnisse, Maschinen, Fahrzeugbau, sowie das.. Bauwesen ... als Hauptabnehmerbranchen hervor. Abschnitt 3.3.2 hat gezeigt, dass Kunststoffwaren aus der Schweiz zu einem grossen Teil in europäische Nachbarländer, wie vor allem nach ... – – – – Deutschland, aber auch nach Frankreich, Italien und Österreich ... exportiert werden. Der Anteil der Exportdestination Deutschland an den Gesamtexporten der Branche betrug nach den jüngsten Zahlen allein 40 Prozent, während der gesamte Raum Asien nur auf einen Anteil von 8 Prozent kam. swiss plastics Innovation Report 2015 6.1 Erwartetes Wachstumspotential 2014-2030 Das Branchenmodell von BAKBASEL liefert u.a. Prognosen des künftigen Umsatzwachstums verschiedener Branchen in unterschiedlichen Ländern bzw. Länder-Aggregaten und eignet sich daher für eine vertiefte Analyse der oben genannten Fragestellungen. Zu diesem Zweck wurde für die Hauptabnehmerbranchen der Kunststoffindustrie jeweils die mittlere anhand des Modells prognostizierte jährliche Wachstumsrate des realen Umsatzes in verschiedenen Ländern im Zeitraum 2014 bis 2030 ermittelt und in Abb. 6-1 in Form einer «Heat Map» grafisch dargestellt. Die farbliche Kennzeichnung reicht hierbei von rot für tiefes/negatives Wachstum bis hin zu grün für hohes Wachstum. Perspektiven in wichtigen Export-Destinationen Fast über das gesamte Branchenspektrum hinweg stechen vor allem China und Asien durch die grössten erwarteten mittleren Wachstumsraten hervor. Für alle Branchen wird in diesen Regionen eine mittlere jährliche Wachstumsrate von zwischen ca. 3.8 bis hin zu knapp über 8 Prozent prognostiziert. Auch in den USA werden in einigen Branchen eindrückliche Wachstumsraten erwartet. In den europäischen Ländern fallen die prognostizierten Wachstumsraten dagegen insgesamt bescheidener aus. In Teilen des Branchenspektrums wird hier sogar eine Kontraktion vorhergesagt. Einzig Spanien fällt durch ungewöhnlich hohes erwartetes Wachstum in den meisten Branchen auf. Dies dürfte jedoch vornehmlich auf einen Basiseffekt zurückzuführen sein, nachdem Spanien in den letzten Jahren besonders stark unter der Rezession im Gefolge der Finanzkrise zu leiden hatte. Vor allem in den europäischen Ländern wird in den Branchen pharmazeutische Erzeugnisse, Präzisionsinstrumente und Elektrotechnik mit dem höchsten künftigen Wachstum gerechnet. Verhalteneres und z.T. negatives Wachstum wird für die Branchen Lebensmittel, Chemie und Bau erwartet. In der Branche chemische Erzeugnisse wird für die Bereiche Agrochemie und Fasern mit Ausnahme von China und Gesamt-Asien in allen untersuchten Destinationen künftig eine anhaltende Kontraktion oder Stagnation erwartet. In den USA wird für die Branchen Präzisionstechnik, Datenverarbeitungsgeräte, elektronische Bauelemente und Leiter, Telekommunikationstechnik, sowie Unterhaltungselektronik ein mittleres Wachstum von zwischen 4 und 6 Prozent p.a. prognostiziert. Die erwarteten Wachstumsraten liegen hier z.T. über den für Asien vorhergesagten Zuwächsen in denselben Branchen. Auch für den Fahrzeugbau und das Bauwesen wird in den USA mit signifikanten Wachstumsraten gerechnet. 51 52 Abb. 6-1 Prognose des mittleren jährlichen Umsatzwachstums, 2014-2030 Bemerkung: Die Abbildung zeigt für die Hauptabnehmerbranchen der Kunststoffindustrie jeweils die mittlere anhand des Welt-Branchen-Modells von BAKBASEL/Oxford Economics prognostizierte jährliche Wachstumsrate des realen Umsatzes (Basisjahr 2010, USD) in verschiedenen Ländern im Zeitraum 2014-2030. Quelle: Oxford Economics, BAKBASEL swiss plastics Innovation Report 2015 swiss plastics Innovation Report 2015 53 Abb. 6-2 zeigt den Zusammenhang zwischen dem aktuellen Exportanteil wichtiger Destinationen wie bereits in Abb. 3-6 dargestellt, und der für diese Destinationen künftig erwarteten mittleren Wachstumsrate des Umsatzes auf. Es fällt auf, dass sich keine Destination im nordöstlichen Bereich dieser Grafik (hoher Exportanteil und hohes erwartetes Wachstum) befindet. Abb. 6-2 Export-Destinationen nach Anteil 2014 und erwartetem Wachstum 2014-2030 Bemerkung: Die Abbildung zeigt für die Hauptexportdestinationen der Kunststoffverarbeiter jeweils die erwartete durchschnittliche jährliche Wachstumsrate des realen Umsatzes (Basisjahr 2010, USD) im Zeitraum 2014-2030, sowie den Anteil der jeweiligen Destination an den Gesamtexporten der Branche im Jahr 2014. Die erwartete Wachstumsrate einer Destination wurde hierbei jeweils als gewichtete Summe der für diese Destination prognostizierten Branchen-Wachstumsraten für die Hauptabnehmerbranchen aus Abb. 6-1 und deren Gewichten im Absatzmix gem. Abb. 3-3 berechnet. Für die restlichen, nicht explizit berücksichtigten Branchen wurde angenommen, dass diese mit der durchschnittlichen Wachstumsrate der Hauptabnehmerbranchen wachsen. Quelle: Oxford Economics, BAKBASEL Perspektiven im Heimmarkt Schweiz Die Wachstumsperspektiven auf dem Heimmarkt sind prinzipiell mit den Aussichten in den benachbarten europäischen Ländern vergleichbar. Für Branchen, in denen die Schweiz eine gewisse Spezialisierung aufweist, wird jedoch generell ein etwas solideres Wachstum als in den europäischen Nachbarländern erwartet: So wird für die Branche der chemischen Erzeugnisse gesamthaft ein durchschnittliches Wachstum von 1.6 Prozent p.a. erwartet und für den Bereich der chemischen Grundstoffe 1.8 Prozent p.a. Dasselbe gilt für die pharmazeutischen Erzeugnisse, für die ein fortgesetzt kräftiges mittleres Wachstum von 3.8 Prozent p.a. erwartet wird. Auch im Bereich der Präzisionsinstrumente zeigt sich das Bild in der Schweiz etwas heller als in den Nachbarländern: Gemäss den Prognosen dürfte die jährliche Expansion hier im Schnitt mit 2.5 Prozent voranschreiten. 54 swiss plastics Innovation Report 2015 Tendenziell trüber als in den benachbarten Standorten präsentiert sich die Lage in der Schweiz in den Branchen Maschinenbau, Fahrzeugbau, sowie in der Telekommunikationstechnik und Unterhaltungselektronik. Wie in den Nachbarländern, sind die Aussichten auf dem Schweizer Bau mit einem erwarteten durchschnittlichen Jahreswachstum von 0.8 Prozent für die Zukunft eher verhalten. Abb. 6-3 vergleicht die Perspektiven im Heimmarkt und auf ausgewählten ausländischen Märkten hinsichtlich dem Anteil am Gesamtumsatz und dem künftig erwarteten jährlichen Durchschnittswachstum. Abb. 6-3 Absatzmärkte nach Anteil am Gesamtumsatz 2014 und erwartetem Wachstum 2014-2030 Bemerkung: Die Abbildung zeigt für die Schweiz und ausgewählte Exportdestinationen der Kunststoffverarbeiter jeweils die erwartete durchschnittliche jährliche Wachstumsrate des realen Umsatzes (Basisjahr 2010, USD) im Zeitraum 2014-2030, sowie den Anteil der jeweiligen Destination am Gesamtumsatz der Branche im Jahr 2014. Quelle: Oxford Economics, BAKBASEL 6.2 Schwankungsbreite des Umsatzwachstums 1994-2014 Das erwartete Wachstumspotential stellt eine wichtige Grösse im Hinblick auf die Erarbeitung von Expansionsstrategien dar. Bei derartigen Überlegungen spielen jedoch neben dem Wachstumspotential auch Risikoaspekte eine Rolle. In der Finanzmarktanalyse wird diesem Umstand in der Regel Rechnung getragen, indem der erwartete Ertrag ins Verhältnis zum Risiko gesetzt wird. Hierbei kann ein Blick auf die in der Vergangenheit tatsächlich erzielte Schwankungsbreite Aufschluss über die zu erwartende Unsicherheit geben. Zu diesem Zweck wurde für die in Abb. 6-1 aufgeführten Destinations-Branchenkombinationen jeweils die Standardabweichung der in den letzten zwanzig Jahren (1994-2014) tatsächlich erzielten jährlichen Umsatzwachstumsraten berechnet. Abb. 6-4 zeigt die Resultate. Tatsächlich zeigt sich, dass in den meisten untersuchten Ländern diejenigen Branchen, für die künftig eine höhere mittlere Wachstumsrate erwartet swiss plastics Innovation Report 2015 wird, tendenziell in der Vergangenheit auch grössere jährliche Schwankungen aufwiesen. Es sind dies vor allem die Branchen Datenverarbeitungsgeräte, elektronische Bauelemente und Leiterplatten, Telekommunikationstechnik und Unterhaltungselektronik. Niedrigere Schwankungsbreiten wurden in der Vergangenheit in den meisten aufgeführten Ländern in den Branchen Lebensmittel, z.T. Chemie (ohne Agrochemie), Pharmazeutische Erzeugnisse und im Bauwesen erzielt. Das benachbarte Österreich sticht im Beobachtungszeitraum durch eine vergleichsweise hohe Volatilität der Umsätze über das gesamte Branchenspektrum hinweg ins Auge. Die für den Heimatmarkt Schweiz ermittelten Schwankungsbreiten sind denen der benachbarten Länder im Grossen und Ganzen ähnlich, liegen jedoch in einigen Fällen sogar darunter: So ist die jährliche Volatilität des Umsatzwachstums mit knapp unter 6 Prozent im Maschinenbau oder bei den Elektrischen Ausrüstungen im europäischen Vergleich niedrig. Analoges gilt für die chemischen Erzeugnisse mit einer realisierten Volatilität von knapp über 4 Prozent. 6.3 Kombinierte Betrachtung von erwartetem Wachstum und Risiko Die erwarteten Wachstumsraten und Schwankungsbreiten aus Abb. 6-1 und Abb. 6-4 lassen sich komprimiert auch in Form eines «Wachstums-Risiko» Diagramms, wie in Abb. 6-5 darstellen. Es ist eindrücklich ersichtlich, dass den Regionen Asien und China für die meisten Branchen bei vergleichbarem Risiko in der Vergangenheit ein höheres künftig erwartetes Durchschnittswachstum attestiert wird als denselben Branchen in der EU oder den USA. Weiterhin ist für einige Branchen ein direkter Vergleich zwischen EU und USA interessant. So zeigt sich nämlich z.B. bei den Lebensmitteln, den chemischen oder pharmazeutischen Erzeugnissen, im Fahrzeugbau, oder in der Kunststoffverarbeitung, dass für die US-Branchen jeweils ein höheres Umsatz-Wachstum in der Zukunft erwartet wird als für dieselben Branchen in der EU, aber dass die UmsatzSchwankungen in der Vergangenheit eben auch höher waren. Abb. 6-6 ist eine zu Abb. 6-5 analoge Darstellung für einige europäische Länder. Sie zeigt u.a., dass die Branchen Lebensmittel und Bau in den meisten Ländern in der Vergangenheit die niedrigsten Umsatzschwankungen aufwiesen und dass dies tendenziell mit bescheidenen für die Zukunft erwarteten Wachstumsraten einhergeht. 55 78 swiss plastics Innovation Report 2015 Fünf Thesen zum SKI Innovationssystem These I: Die von der Konjunkturforschung gemessene Innovationskraft der Schweizer Kunststoffindustrie fällt im Vergleich zu anderen Branchen unbefriedigend aus. Die Innovationsleistung wird aber nicht korrekt gemessen, da die Kunststoffindustrie in erster Linie Entwickler und Unterlieferant für andere Branchen ist. These II: Kunststoff wird in hohem Mass indirekt exportiert. (z.B. ETA, Swatch) und kommt in der Statistik nicht als Kunststoff vor. Ein moderner Inhalator ist ein HighTech-Produkt; die damit im Export erzielte Wertschöpfung wird aber nicht der Kunststoff-Branche zugeordnet. Gleiches gilt für Spritzteile für die Automobil-, Elektrotechnik- oder Elektronik-Industrie. Das Phänomen des indirekten Exports durchdringt die Schweizer Kunststoffindustrie in hohem Mass. These III: Ein wesentlicher Teil der Innovationsleistung in der Kunststoffindustrie schlägt sich nicht direkt beim Leistungserbringer sondern beim Kunden als Steigerung der Produktivität nieder. These IV: Durch die starke Binnenmarkt-Orientierung der Schweizer Kunststoffindustrie droht ein Absinken der Verarbeiter in Einheitsbrei und Kostensumpf. Ein stärkeres Wachstum der Branche wird dadurch behindert. Es braucht daher eine verstärkte Exportförderung – das Produkt Schweizer Kunststoff muss sich besser vermarkten. Aus These I-III folgt, dass die Markenbotschaft der Schweizer Qualität nicht auf die terminliche und präzisionsbezogene Genauigkeit fokussieren sollte, sondern auf die Rolle des Kunststoffverarbeiters als Innovations-Enabler. These V: Die Innovationsleistung der Auftragsverarbeiter basiert in erster Linie auf dem Informationsfluss zum und technischem Austausch mit dem Kunden. Die Kompetenz dazu ist in vielen Unternehmen auf die Firmenleitung beschränkt. Zur Sicherung der Innovationsfähigkeit von Unternehmen werden daher nebst dem Wissenstransfer durch fortwährende Ausbildung junger Menschen vor allem auch Lösungen benötigt, um den Wissenstransfer im Nachfolgefall sicherstellen zu können. swiss plastics Innovation Report 2015 Die auf der Basis der vorliegenden Sekundäranalyse aufgestellten Thesen sind keine Lösungsvorschläge sondern Anregungen zur Diskussionen. Sie laden dazu ein, wiederlegt oder als richtig akzeptiert zu werden. Sie versuchen auf Probleme aufmerksam zu machen, die von den gängigen Konjunkturmessmethoden nicht erfasst werden. Im Hinblick auf politische Weichenstellungen ist es für die Branchenorganisation wichtig, aufzeigen zu können, wo die gängigen Innovationsmessmethoden der spezifischen Struktur und den Akteuren der Kunststoffindustrie nicht gerecht werden. Wird nicht am richtigen Ort gemessen, sind die Messergebnisse irreführend, und die von der Politik zur Verfügung gestellte Förderinstrumentarien greifen ins Leere. So macht es zum Beispiel keinen Sinn, mehr Fördermittel für die Nachwuchsausbildung zur Verfügung zu stellen, wenn der Wissenstransfer in einer Industrie vor allem auf der Ebene der Firmen-Inhaber nicht klappt. Dass hier der Gedankenaustausch und die Lösungsfindung innerhalb der Branche stattfinden müssen, liegt auf der Hand. Die Kunststoffindustrie verfügt über ein Innovationssystem, dass hohen Mehrwert an ihre Kunden weitergibt. Das Gros dieser Kunden ist zur Zeit in der Schweiz, was die Rückkehr zu einem Wachstum der Branche einschränkt. Neues Wachstum erscheint aber möglich, wenn Schweizer Kunststoffunternehmen ihre Kompetenz vermehrt im Ausland vermarkten. Hierbei kann eine Hilfestellung des Netzwerkes Swiss Plastics als Hebel und Qualitätssiegel wirken. Die vorliegenden Betrachtungen erheben keinen Anspruch auf Vollständigkeit. Auf der Basis einer Differenzierung von den gängigen Konjunkturmessungen versucht dieser Beitrag zu einem besseren Verständnis des Innovationssystems der Schweizer Kunststoffindustrie beizutragen. Eine Branche, die sich selbst und ihre Mechanismen richtig versteht, kann sich verändern. Wenn wir also das Innovationssystem der Kunststoffindustrie differenziert betrachten und engagiert diskutieren, können wir die Messwerte der Konjunkturforschung relativieren. Und nur wenn wir die Herausforderung präzise erkennen, können wir sie effizient angehen: können gezielt fördern, adäquat ausbilden, erfolgreich vermarkten und angemessen wertschätzen. 79 122 swiss plastics Innovation Report 2015 Mit Elektronenstrahlen zu funktionellen Oberflächen Kontakt Prof. Dr. Per Magnus Kristiansen [email protected] Dr. Sonja Neuhaus [email protected] Ian Bland [email protected] Am Institut für nanotechnische Kunststoff-Anwendungen (INKA) der Fachhochschule Nordwestschweiz (FHNW), Hochschule für Technik in Windisch wird an einer vielseitigen Funktionalisierungsstrategie geforscht, die im Gegensatz zu herkömmlichen Verfahren entscheidende Vorteile aufweist, und bezüglich Substratwahl und erzielbaren Funktionalitäten grösstmögliche Flexibilität verspricht. Hintergrund Die Schweizer Firma COMET AG in Flamatt stellt seit Jahrzehnten Röntgenröhren für verschiedene Anwendungsbereiche her. Auf Basis dieser etablierten Technologie entwickelte COMET versiegelte tiefenergetische Elektronen-Emitter, wofür sie 2009 den Swiss Technology Award erhielt. Seither wurde die Technologie stetig weiterentwickelt und in verschiedenen Anwendungsgebieten getestet. Die erste grosse Applikation dieser ebeam Technologie wurde zusammen mit TetraPak zur technologischen Reife entwickelt. Als Folge davon wird die gesamte Sterilisation bei TetraPak zukünftig mit Hilfe von Elektronen statt mit Wasserstoffperoxid durchgeführt, was die Gründung einer eigenen Business Unit ebeam bei COMET zur Folge hatte. Soweit so gut und nachhaltig doch «was hat das mit Kunststoff zu tun?», werden Sie sich fragen. Beispiel einer mittels e-gratfting induzierten Hydrophilierung eines hydrophoben Substrats. Die Benetzbarkeit nimmt mit der Anzahl Beschichtungszyklen zu. Es begann mit einer simplen Anfrage: «Wir haben diese revolutionäre Technologie entwickelt. Was können wir damit im Bereich der Kunststofftechnik anfangen?» Mit dieser Frage trat COMET Anfang 2013 an das Institut für nanotechnische Kunststoffanwendungen (INKA) heran. Die Antworten darauf waren relativ schnell gefunden, und wurden nach knapp drei Wochen an einer ersten Sitzung präsentiert. Die Botschaft des erarbeiteten vierseitigen Konzeptpapiers war simpel: 1. Vernetzen (cross-linking), 2. Degradieren (chain scission) und 3. Funktionalisieren mittels Grafting-Reaktionen. swiss plastics Innovation Report 2015 123 Funktionalisierung mittels «e-grafting» Mit dem dritten Thema des Konzeptpapiers war auf beiden Seiten das Hauptinteresse schnell identifiziert und der Samen für eine fruchtbare Zusammenarbeit gesät. Denn rein konzeptionell scheint dieser Ansatz eine schier unendliche Fülle an Oberflächenmodifikationen zu ermöglichen. Die Palette an potentiellen Modifikationen reicht dabei von klassischen Effekten (Hydrophilierung, Hydrophobierung, antibakterielle, antistatische oder antifouling Eigenschaften) bis hin zu adaptiven Oberflächen, die - ob bioinspiriert oder auf chemischen Prinzipien beruhend - auf bestimmte äussere Einflüsse wie Temperatur, Feuchte, pH-Wert, oder elektromagnetische Strahlung reagieren. Hinzu kommt, dass der e-grafting Prozess nicht auf die Anwesenheit spezifischer chemischer Gruppen auf der Substratoberfläche und der zu koppelnden Spezies angewiesen ist, und dementsprechend vielfältige Materialkombinationen möglich sein sollten. Ausserdem kann die sterilisierende Wirkung von Elektronenstrahlen für gewisse Anwendungen, z.B. im Medizinalbereich, von zusätzlichem Nutzen sein. Pragmatische Validierung des Konzepts Doch ein Konzept alleine reicht natürlich noch nicht aus. Und so entstanden aus den zahlreichen Ideen auf Papier relativ rasch erste experimentelle Versuchsreihen, die die erwarteten Effekte zu demonstrieren vermochten. Innerhalb weniger Monate machte sich eine gewisse Euphorie breit, die in der Einreichung einer gemeinsamen KTI-Machbarkeitsstudie mündete - mit dem Ziel für drei sehr unterschiedliche Anwendungsgebiete belastbare experimentelle Daten zu generieren. Entsprechend gross war der Frust als das Projekt durch die KTI abgelehnt wurde. Die Begründung war eine zu grosse Breite an möglichen Anwendungen, die nicht genau genug spezifiziert worden waren. Hinzu kam das Argument, dass COMET keinen Business Case beisteuern konnte, was in Anbetracht des zu betretenden Neulandes eigentlich nur selbstverständlich (aber in diesem Fall vielleicht zu ehrlich gewesen) war. Eine Einreichung beim Schweizer Nationalfonds wäre zwar inhaltlich in Frage gekommen, wäre aber wohl als zu angewandt getadelt worden. Also machten wir uns auf, geeignete Partner zu finden, die an unsere Vision glaubten. Überzeugungsarbeit durch konsequente Umsetzung von Ideen Mittlerweile war seit den ersten Gesprächen fast ein Jahr vergangen - seitens INKA geprägt durch unternehmerisches Handeln und zukunftsweisende Ideenfindung gepaart mit Neugierde und Entschlossenheit, die Möglichkeiten des «e-grafting» auszuloten. Am 27.3.2014 setzten sich COMET und INKA an einen Tisch, um über das bisher Erreichte und die Zukunftspläne zu diskutieren. Dieses Meeting nahm zwei Stunden in Anspruch - die ins Rollen gebrachten Gedanken wurden über Nacht verarbeitet. Tags darauf schrieb Ian Bland, Vice President of Business Development der Business Unit ebeam von COMET, eine kurze SMS an Prof. Dr. Per Magnus Kristiansen: «I like it, you are the entrepreneurs of academia!» Kurz darauf Kompakte Vollschutzanlage zur Bestrahlung mit tiefenergetischen Elektronen (Quelle: COMET) 124 swiss plastics Innovation Report 2015 folgte die Zusage für eine befristete halbjährige Platzierung eines EBLab 200, einer Labor-Vollschutzanlage mit 200 kV Beschleunigungsspannung, an der FHNW. Weitere drei Monate später war es dann so weit. Das 1.4 Tonnen schwere EBLab200 wurde Anfang Juli 2014 am INKA installiert und in Betrieb genommen. Kurz zuvor wurde das erste angewandte Forschungsprojekt auf dem Gebiet des e-grafting durch den Aargauer Forschungsfonds bewilligt, so dass direkt mit der spannenden Arbeit begonnen werden konnte. Vorausgegangen war eine vom Hightech Zentrum Aargau finanzierte Machbarkeitsabklärung zu den im Projekt verwendeten Nachweiskonzepten, welche sehr vielversprechende Resultate zeigte. Im Verlauf der zweiten Jahreshälfte konnten zwei weitere grössere Forschungsprojekte im Bereich des e-grafting akquiriert werden und weitere Projekte sind derzeit in Vorbereitung. Aus akademischer wird angewandte Forschung und Entwicklung Erste Erfolge liessen nicht lange auf sich warten, und auch das Interesse verschiedener akademischer und industrieller Partner wie auch der Öffentlichkeit nahm stetig zu. Bis zum heutigen Tag konnte das INKA für dieses aus eigener Sicht zukunftsweisende Forschungsgebiet eine beachtliche Fördersumme akquirieren und eine Fülle unbürokratisch gehandhabter Zusammenarbeiten realisieren. Zu diesem Erfolg führten im Wesentlichen drei entscheidende Faktoren: Dr. Sonja Neuhaus demonstriert die Funktionalisierung mittels e-grafting interessierten Besuchern Erstens bilden die über fünfzehn Jahre Erfahrung mit Grafting-from Reaktionen zur Modifikation von Kunststoffoberflächen eine solide wissenschaftliche Basis, die einen zielgerichteten Transfer in industrielle Anwendungen ermöglicht. «Gerade auf diesem Gebiet erfüllt das INKA die ursprüngliche Zielsetzung des gemeinschaftlichen Instituts, den Transfer akademischer Forschungsresultate in die angewandte Forschung & Entwicklung zu vollziehen», lässt sich Prof. Dr. Jens Gobrecht, Leiter des INKA und Leiter des Labors für Mikro- und Nanotechnologie am Paul Scherrer Institut, zitieren. Zweitens haben sich die Protagonisten aufgrund des ausgeprägten «strategic fit» dafür entschieden, mit der grossen Kelle anzurühren und sich der ergebenen Opportunität unternehmerisch anzunehmen. So wurde eine Strategie mit mehreren Pfeilern entwickelt, ein mittelfristiger Businessplan ausgearbeitet und beträchtliche eigene Ressourcen in experimentelle Vorarbeiten investiert. Angestrebt wird eine gesunde Balance zwischen Grundlagen- und angewandter Forschung, um den e-grafting Prozess ganzheitlich zu betrachten. Drittens wurden die Türen für interessierte industrielle und akademische Partner geöffnet, um den Nutzerkreis des EBLab 200 an der FHNW kontinuierlich auszubauen. «Durch die unterschiedlichsten Frage- respektive Problemstellungen, die von verschiedenen Seiten an uns herangetragen werden, wird der Horizont laufend über die eigenen Forschungsprojekte hinaus erweitert. Die verschiedenen Nutzer schätzen insbesondere die bewusst unbürokratisch gehaltene Abwicklung, das hohe Mass an Flexibilität und die schnelle Reaktionszeit des INKA», unter- swiss plastics Innovation Report 2015 125 streicht Dr. Sonja Neuhaus, wissenschaftliche Mitarbeiterin und Projektleiterin e-grafting am INKA. Diese Massnahme der begleiteten Nutzung des EBLab 200 hat sich als extrem wertvoll erwiesen. Denn sie stellt nicht nur den kontinuierlichen Ausbau der e-grafting Kompetenzen sicher sondern beschleunigt diesen und führt zur verstärkten Nutzung von Synergien zwischen unterschiedlichen Aktivitäten. Ein e-beam Hub im Fachhochschulumfeld entsteht Mittlerweile ist eine ansehnliche Zahl von Industriepartnern und Forschungsinstitutionen im Rahmen eines losen Netzwerks zusammengekommen, um mit dem INKA die Möglichkeiten und Grenzen des e-grafting sowie anderer Aspekte der Elektronenbestrahlung in unterschiedlichste Richtungen auszuloten (vgl. Landkarte). Auch mit Europäischen Partnern sind erste Kollaborationen im Kontext der Elektronenstrahlmodifikation entstanden. So wird zusammen mit einer Forschergruppe der Chalmers Universität in Göteborg, Schweden, die Wirkung von Elektronenstrahlen auf Blends für die organische Elektronik untersucht, und mit der Universität Duisburg-Essen wird im Kontext der Ultrafiltration eine Zusammenarbeit aufgegleist. Netzwerk aktueller und zukünftiger Projekt- und Forschungspartner im Kontext des e-grafting Aufgrund der grossen Nachfrage und der erfolgreichen Akquisition von Projekten in unterschiedlichen Anwendungsbereichen ist die Gründung eines Kompetenzzentrums für EB-Technologie in der Kunststofftechnik angedacht, um die verschiedenen Interessen aktueller und zukünftiger Partner gezielter wahrzunehmen, die Kompetenzlandschaft der Schweiz in diesem Bereich zukunftsweisend zu bündeln und Entwicklungen gemeinsam voranzutreiben. 126 swiss plastics Innovation Report 2015 Hochleistungs-Faserverbundwerkstoffe für Grossserien-Produktion Kontakt Dr. Niccolo Pini [email protected] Die grösste Hürde zu einer weiten Verbreitung von Faserverbund-Werkstoffen in einem industriellen Umfeld ist im Wesentlichen die Schwierigkeit, grössere Produktionsvolumen automatisiert und mit gleichbleibender Qualität herzustellen. Dieses Hindernis kann bei verschiedenen Anwendungen überwunden werden, indem die Planung der Industrialisierungsphase schon bei der Bauteilauslegung miteinbezogen wird. Stand der Technik Die Mehrheit der Faserverbund-Anwendungen, die heutzutage produziert werden, basiert auf duromeren Matrix-Systemen und wird mittels Verfahren hergestellt, die nur schwer automatisierbar sind. Grössere Serien sind aufgrund der langen Taktzeiten nur durch parallele Produktionslinien erzielbar. Daraus ergeben sich Qualitätsschwankungen und erhöhter Ausschuss, da bei steigendem Produktionsvolumen das Personal oft ungenügend qualifiziert ist. Potential von Faserverbund-Thermoplasten Ein Wechsel des Matrix-Systems von Duromeren auf Thermoplaste – wenn konsequent geplant – ebnet den Weg für eine Grossserien-Produktion, indem man einerseits automatisierte Prozesse einsetzt und sich andererseits die intrinsischen Vorteile der Thermoplaste im Hinblick auf kurze Taktzeiten und Schweissbarkeit zu Nutze macht. Thermoplaste ermöglichen nämlich Taktzeiten in der Grössenordnung von Sekunden bis Minuten, und durch die Möglichkeit, nachträglich mittels Schweissen gefügt zu werden, können Einzelteile in einfachen Prozessen separat hergestellt und nachträglich zu komplexen Strukturen gefügt werden. Weitere Vorteile von Thermoplasten liegen in der hohen Bruchzähigkeit des Materials, was grosse Vorteile für Crash-Anwendungen mit sich bringt, sowie in der Recyclingfähigkeit von Faserverbund-Thermoplasten, die eine Wiederverwendung als Material und nicht nur als Energieträger ermöglicht. Die Verarbeitung von Faserverbund-Thermoplasten erfordert allerdings spezifisches Know-How und hohe Investitionen in Maschinen und Werkzeuge. Zudem ist nicht jede Anwendung geeignet, als Faserverbund-Thermoplast Anwendung ausgeführt zu werden. Dabei müssen mehrere Parameter stimmen, darunter die eingesetzten Faser- und Matrix-Typen, die Faserarchitektur, die Stückzahlen, die Geometrie des Bauteils und schliesslich das geplante RecyclingKonzept. Potential ausnutzen dank thermoplastischen Carbon-Rädern Ein Automobil-Rad ist eine Anwendung, die hervorragend für FaserverbundThermoplaste geeignet ist. Den oben erwähnten Grundsätzen entsprechend hat kringlan das Konzept des Rades in Einzelteile heruntergebrochen, die später thermisch gefügt werden. Die Fertigung der Einzelteile erfolgt in verschiedenen Prozessschritten, zum Teil mit ad-hoc entwickelten Fertigungs- und Fügeprozessen. 127 swiss plastics Innovation Report 2015 Das Rad besteht aus vier Komponenten: Innen- und Aussenradstern (Speichen), Felge und Kern, der die Funktion eines Abstandhalters erfüllt. Die ersten drei Komponenten bestehen aus endlosen, orientierten Carbon-Fasern (Laminat), eingebettet in einer Polyetherimid (PEI) Matrix, während der Kern zwar aus der gleichen Faser-Matrix-Kombination besteht, allerdings in einer WirrfaserArchitektur. Der Kern wird aus Recycling-Material hergestellt, nämlich aus dem Verschnitt der Verarbeitung der anderen Teile. Rad aus faserverstärktem Thermoplast 128 swiss plastics Innovation Report 2015 Die Herstellung der Laminat-Teile sieht vor, passende Zuschnitte aus dem Halbzeug – einem mit Kunststoff imprägnierten Carbon-Gewebe – zu schneiden und daraus maschinell eine sogenannte Vorform (Preform) herzustellen. Diese Vorform hat weitgehend die Form des fertigen Bauteils, allerdings ist die Konsolidierung der einzelnen Zuschnitte noch nicht erfolgt. Der nächste Prozessschritt ist die Konsolidierung der Vorform in einem Pressprozess, der unter Einwirkung von Temperatur (350°C) und Druck (30 bar) die einzelnen Zuschnitte miteinander verschmilzt. Dieser Prozess verleiht dem Bauteil schlussendlich seine hervorragenden mechanischen Eigenschaften. Nachgelagert kann eine mechanische Nachbearbeitung durchgeführt werden – sofern erforderlich. Felgenpressanlage mit offenem Presswerkzeug Räder sind sicherheitsrelevante Bauteile, so dass jede Komponente einer Qualitätskontrolle unterzogen wird. Der verwendete zerstörungsfreie Prozess ermöglicht eine 100%ige Analyse der Qualität der Bauteile innert der vorgegebenen Taktzeit und erlaubt, Ausschuss-Teile auszusortieren, bevor sie weiter verbaut werden. Die einzelnen Teile werden anschliessend auf einer ad-hoc entwickelten Schweisspresse gefügt: Die Fügeflächen der Schweisspartner werden gezielt lokal erhitzt und verflüssigt, um dann in der flüssigen Phase miteinander verpresst zu werden, um eine ideale Verbindung zu erzielen. Eine finale Nachbearbeitung ist erforderlich, um den Schweissaustrieb zu eliminieren und die Schraubenbohrungen einzubringen. All diese Prozesse wurden mit dem Ziel entwickelt, möglichst reibungslos industrialisiert zu werden, weshalb viel Wert darauf gelegt wurde, eine einfache Automatisierung und robotertaugliche Bewegungen zu gewährleisten. Durch den hohen Grad an Automation ist eine hohe Reproduzierbarkeit bei tiefen Fertigungskosten gewährleistet. Diese Vorteile können dort voll ausgespielt werden, wo die Stückzahlen eine kritische Grösse überschreiten. Ausblick zur industriellen Fertigung von Faserverbund-Thermoplasten Die Technologien, die der Serienfertigung von Carbon-Rädern dienen, ermöglichen die Herstellung von zahlreichen anderen Bauteilen, so dass die Produktionslinien mit wenig Aufwand für andere Anwendungen angepasst werden können. Je mehr thermoplastische Anwendungen ihren Weg in die Serie finden, desto günstiger werden auch die Preise, sowohl Fertigungskosten als insbesondere auch die Kosten zur Prepreg-Herstellung, so dass in Zukunft weitere Kostenvorteile zu erwarten sind. 154 swiss plastics Innovation Report 2015 swiss plastics Innovation Report 2015 Kontaktdaten aller Autoren Teil 1: Ein wirtschaftsstatistisches Portrait der Schweizer Kunststoffindustrie BAK Basel Economics AG Güterstrasse 82, 4053 Basel e-mail: [email protected] / Tel : +41 61 279 97 00 Projektleitung Dr. Florian Zainhofer e-mail: [email protected] / Tel : +41 61 279 97 18 Redaktion Michael Grass, Florian Zainhofer, Rebekka Rufer, Charlotte Lehmann Kommunikation Marc Bros de Puechredon e-mail: [email protected] / Tel : +41 61 279 97 25 Teil 2: Innovationssystem der Schweizer Kunststoffindusrie (SKI) Patrick Roth Innovation Mining & Incorporated Projects Ltd PO Box 97, 2006 Neuchâtel e-mail: [email protected] / Tel: +41 32 724 75 70 www.innomining.ch Jacques Bersier, Vice-président et coordinateur PST-FR Ecole d’ingénieurs et d’architectes de Fribourg Pérolles 80, CP 32, 1705 Fribourg e-mail: [email protected] / Tel: +41 26 429 66 11 www.eia-fr.ch 155 156 swiss plastics Innovation Report 2015 Teil 3: Top Innovationen der Schweizer Kunststoffindustrie Prof. Dr. Samuel Affolter, Leiter Bereich Polymerics NTB Interstaatliche Hochschule für Technik Buchs MNT Institut für Mikro und Nanotechnologie Werdenbergstrasse 4, 9471 Buchs (SG) e-mail: [email protected] / Tel: +41 81 755 34 14 www.ntb.ch/mnt Prof. Dr. Andreas H. Amrein, Institutsleiter IMPE ZHAW Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften School of Engineering IMPE Institute of Materials and Process Engineering Technikumstrasse 9, 8401 Winterthur e-mail: [email protected] / Tel: +41 58 934 73 51 www.impe.zhaw.ch Dr. -Ing. ETH Gion A. Barandun, Fachbereichsleiter Composites/Leichtbau HSR Hochschule für Technik Rapperswil IWK Institut für Werkstofftechnik und Kunststoffverarbeitung Oberseestrasse 10, 8640 Rapperswil e-mail: [email protected] / Tel. +41 55 222 47 79 www.iwk.hsr.ch Prof. Dr. André Bernard, Institutsleiter MNT NTB Interstaatliche Hochschule für Technik Buchs MNT Institut für Mikro und Nanotechnologie Werdenbergstrasse 4, 9471 Buchs (SG) e-mail: [email protected] / Tel. +41 81 755 34 66 www.ntb.ch/mnt Ian Bland, VP Business Development COMET AG, ebeam Technologies Herrengasse, 3175 Flamatt e-mail: [email protected] / Tel: +41 78 608 00 13 www.comet-ebeam.com Prof. Dr. Jean-Marc Boéchat, Responsable de l‘institut iRAP EIA-FR Ecole d‘ingénieurs et d‘architectes de Fribourg iRAP Institut de Recherche Appliquée en Plasturgie Perolles 80 - PF 32, 1705 Freiburg e-mail: [email protected] / Tel. +41 26 429 66 62 www.eia-fr.ch swiss plastics Innovation Report 2015 Christian Bommer, Geschäftsführer a.i. KIB HSR Hochschule für Technik Rapperswil KIB Kompetenzzentrum Kunststoffe im Bauwesen Oberseestrasse 10, 8640 Rapperswil e-mail: [email protected] / Tel: +41 55 222 48 08 www.kib.hsr.ch Dr. Christof Brändli, Laborleiter Klebstoffe und Polymere Materialien IMPE ZHAW Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften IMPE Institute of Materials and Process Engineering Technikumstrasse 9, 8401 Winterthur e-mail: [email protected] / Tel: +41 58 934 65 86 www.impe.zhaw.ch Jeremy Court, Mechanical Engineer Johnson Electric International AG Bahnhofstrasse 18, 3280 Murten e-mail: [email protected] www. johnsonelectric.com Prof. Clemens Dransfeld, Institutsleiter Fachhochschule Nordwestschweiz, Hochschule für Technik IKT Institut für Kunststofftechnik Klosterzelgstr. 2, 5210 Windisch e-mail: [email protected] / Tel +41 56 202 73 83 ; www.fhnw.ch/technik/ikt Prof. Dr.-Ing. Frank Ehrig, Institutsleiter IWK HSR - Hochschule für Technik Rapperswil IWK Institut für Werkstofftechnik und Kunststoffverarbeitung Oberseestrasse 10, 8640 Rapperswil e-mail: [email protected] / Tel: +41 55 222 49 05 www.iwk.hsr.ch Mattia Fransioli Airlight Energy Via Industria 10, 7610 Biasca e-mail: [email protected] / Tel: +41 91 873 05 05 www.airlightenergy.com Dr. Thomas Geiger, Leiter Bereich Sensitive und Aktive Materialsysteme EMPA Materials Science & Technology Abteilung Funktionspolymere Überlandstrasse 129, 8600 Dübendorf e-mail: [email protected] / Tel. +41 58 765 47 23 www.empa.ch 157 158 swiss plastics Innovation Report 2015 Lian Giger, Head of Operations Cross Composite AG Ackerstrasse 31, 8266 Steckborn e-mail: [email protected] / Tel: +41 79 329 66 50 www.crosscomposite.ch Dipl. Ing. Christian Gremli, Projektleiter NCB Nanocluster Bodensee Lerchenfeldstrasse 5, 9014 St. Gallen e-mail: [email protected] / Tel. +41 71 310 14 46 www.ncb.ch Leendert den Haan Hightech Zentrum Aargau AG Badenerstrasse 13, 5200 Brugg e-mail: [email protected] / Tel: +41 56 560 50 63 www.hightechzentrum.ch Dr. Yoram de Hazan, Wissenschaftlicher Mitarbeiter ZHAW Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften IMPE Institute of Materials and Process Engineering Technikumstrasse 9, 8401 Winterthur e-mail: [email protected] / Tel: +41 58 934 71 85 www.impe.zhaw.ch Prof. Dr. Per Magnus Kristiansen, Stellvertretender Institutsleiter INKA & IKT FHNW Fachhochschule Nordwestschweiz, Hochschule für Technik INKA Institut für nanotechnische Kunststoffanwendungen und IKT Institut für Kunststofftechnik Klosterzelgstrasse 2, 5210 Windisch e-mail: [email protected] / Tel: +41 56 202 73 86 www.fhnw.ch/technik/inka; www.fhnw.ch/technik/ikt Dr. Stefan Lüti, Senior Scientist im Bereich Polymerics NTB Interstaatliche Hochschule für Technik Buchs MNT Institut für Mikro und Nanotechnologie Werdenbergstrasse 4, 9471 Buchs (SG) e-mail: [email protected] / Tel: +41 81 755 34 53 www.ntb.ch/mnt Dr. Kunal Masania, Wissenschaftlicher Mitarbeiter FHNW Fachhochschule Nordwestschweiz, Hochschule für Technik IKT Institut für Kunststofftechnik Klosterzelgstr. 2, 5210 Windisch e-mail: [email protected] / Tel +41 56 202 73 72 www.fhnw.ch/technik/ikt swiss plastics Innovation Report 2015 Stève Mérillat, Geschäftsführer Carbon Composites Schweiz c/o Fachhochschule Nordwestschweiz Klosterzelgstrasse 2, 5210 Windisch e-mail: [email protected] / Tel: +41 32 520 22 00 www.cc-schweiz.ch Dr. Olaf Meincke, Leiter Forschung und Entwicklung Collano Adhesives AG 6203 Sempach Station e-mail: [email protected] / Tel +41 41 469 93 59 www.collano.com Dr. Sonja Neuhaus, Projektleiterin «e-grafting» FHNW Fachhochschule Nordwestschweiz, Hochschule für Technik INKA Institut für nanotechnische Kunststoffanwendungen Klosterzelgstrasse 2, 5210 Windisch e-mail: [email protected] / Tel: +41 56 202 78 95 www.fhnw.ch/technik/inka Prof. Dr. Dirk Penner, Laborleiter Keramische Materialien Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften (ZHAW), Institute of Materials and Process Engineering (IMPE) Technikumstrasse 9, 8401 Winterthur e-mail: [email protected] / Tel: +41 58 934 73 23 www.impe.zhaw.ch Dr. Niccolo Pini, Chief Technology Officer kringlan composites AG Libernstrasse 24, 8112 Otelfingen e-mail: [email protected] / Tel: +41 44 847 30 72 www.kringlan.ch Prof. Dr. Anne Polikeit He-Arc Haute Ecole Arc Ingénierie IMI Institut des Microtechniques Industrielles, Laboratoire des Polymères Rue de la Serre 7, 2610 St-Imier e-mail: [email protected] / Tel: +41 32 930 22 42 www.he-arc.ch/ingenierie 159 160 swiss plastics Innovation Report 2015 Prof. Dipl.-Ing. Daniel Schwendemann, Fachbereichsleiter Compoundierung/Extrusion HSR Hochschule für Technik Rapperswil IWK Institut für Werkstofftechnik und Kunststoffverarbeitung Oberseestrasse 10, 8640 Rapperswil e-mail: [email protected] / Tel. +41 55 222 49 16 www.iwk.hsr.ch Julia Studer, Wissenschaftliche Mitarbeiterin FHNW Fachhochschule Nordwestschweiz, Hochschule für Technik IKT Institut für Kunststofftechnik Klosterzelgstr. 2, 5210 Windisch e-mail: [email protected] / Tel +41 56 202 73 75 www.fhnw.ch/technik/ikt Dr. Matthias Walter, COO Schaetti AG Hertistrasse 27, 8304 Wallisellen e-mail: [email protected] / Tel +41 44 839 48 - 25 www.schaetti.com Dr. Martin Winkler, Laborleiter Polymere Beschichtungen ZHAW Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften IMPE Institute of Materials and Process Engineering Technikumstrasse 9, 8401 Winterthur e-mail: [email protected] / Tel: +41 58 934 70 79 www.impe.zhaw.ch Dr. Bodo Wixmerten, Head of Product Development & Technical Support Fabric Belts Habasit AG Power transmission and conveyor belts Römerstr. 1, 4153 Reinach e-mail: [email protected] / Tel: +41 61 715 1515 www.habasit.com Sebastian Wollmann, Wissenschaftlicher Assistent FHNW Fachhochschule Nordwestschweiz, Hochschule für Technik INKA Institut für nanotechnische Kunststoffanwendungen Klosterzelgstrasse 2, 5210 Windisch e-mail: [email protected] / Tel: +41 56 202 85 16 www.fhnw.ch/technik/inka swiss plastics Innovation Report 2015 161 162 swiss plastics Innovation Report 2015 swiss plastics Innovation Report 2015 Impressum Herausgeber: Swiss Plastics - the network for the future www.swissplastics.ch Finanzierung: Netzwerkpartner- und Sponsoren Konzept und Projektleitung: Messe Luzern AG, René Ziswiler [email protected] Publikation: Der Report wird an der Swiss Plastics Innovationstagung am 27. Januar 2015 vorgestellt Auflage: 300 Exemplare Design und Layout: Coande. Communication and Design www.coande.com Vertrieb: Der Report ist für CHF 150.- zu beziehen bei der Messe Luzern AG [email protected] Druck: Eicher Druck AG www.eicherdruck.ch Papier: Synaps OM von Agfa, synthetisches Papier auf Polyesterbasis Copyright: Alle Inhalte dieser Studie, insbesondere Texte und Grafiken sind urheberrechtlich geschützt. Die Studie darf mit Quellenangabe zitiert werden: «Quelle: Swiss Plastics Innovation Report» Copyright © 2014 by Swiss Plastics – the network for the future Alle Rechte vorbehalten 163
